视频字幕
万有引力是自然界中一种基本的相互作用力。任何两个有质量的物体之间都存在相互吸引的力,这就是万有引力。我们身边处处可见万有引力的作用:苹果从树上落下,月球围绕地球运行,地球和其他行星围绕太阳运动,这些都是万有引力作用的结果。
牛顿万有引力定律是描述万有引力的基本定律。它指出任何两个质点都相互吸引,引力的大小与两质点质量的乘积成正比,与它们距离的平方成反比。这个定律可以用数学公式表示为F等于G乘以m1乘以m2除以r的平方。其中F表示引力大小,G是万有引力常数,m1和m2是两个物体的质量,r是两物体中心间的距离。
万有引力常数G是一个重要的物理常数,其数值为6.67乘以10的负11次方牛顿米平方每千克平方。它的物理意义是两个质量各为1千克的质点相距1米时的万有引力大小。由于G值极小,所以日常生活中我们感受不到普通物体间的万有引力作用。这个常数是通过卡文迪许扭秤实验首次精确测定的,该实验巧妙地利用扭秤的微小转动来测量微弱的万有引力。
现在我们通过一个具体例子来计算地球与月球之间的万有引力。已知地球质量为5.97乘以10的24次方千克,月球质量为7.35乘以10的22次方千克,地月距离为3.84乘以10的8次方米。将这些数值代入万有引力公式,F等于G乘以地球质量乘以月球质量除以距离的平方。经过计算,得出地球与月球之间的万有引力约为1.98乘以10的20次方牛顿,这是一个巨大的力。
万有引力定律有着广泛而重要的应用。它帮助我们研究天体运动规律,计算人造卫星的轨道,解释潮汐现象的形成机制。通过万有引力定律,科学家们发现了许多行星和恒星,推动了航天技术的发展。从行星围绕太阳的椭圆轨道,到卫星绕地球运行,再到月球引起的潮汐现象,这些都可以用万有引力定律来精确描述和预测。万有引力定律是现代天体物理学和航天技术不可缺少的理论基础。